Номер 3, страница 182 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Электрические явления. Параграф 44. Тепловое действие тока. Вопросы - номер 3, страница 182.

Условие.

3. Каково назначение предохранителей?

Решение.

2. Закон Джоуля—Ленца устанавливает количественную связь между силой тока, протекающего по проводнику, и количеством теплоты, выделяющимся в этом проводнике. Формулировка закона: количество теплоты, выделяемое в проводнике с током, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.

Математически этот закон выражается формулой:

$Q = I^2 \cdot R \cdot t$

где:

Q – количество теплоты, выделяемое в проводнике (в джоулях, Дж);

I – сила тока, протекающего через проводник (в амперах, А);

R – электрическое сопротивление проводника (в омах, Ом);

t – время, в течение которого ток протекает по проводнику (в секундах, с).

Ответ: Закон Джоуля—Ленца гласит, что количество теплоты, выделяемое в проводнике при прохождении по нему электрического тока, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока ($Q = I^2 \cdot R \cdot t$).

3. Основное назначение предохранителей — защита электрических и электронных цепей и приборов от повреждений, вызванных чрезмерно большим током (перегрузкой или коротким замыканием). Предохранитель является "слабым звеном" в цепи, которое разрывает цепь, если ток в ней превышает безопасное значение. Это предотвращает перегрев проводов, повреждение компонентов и снижает риск возгорания.

Ответ: Предохранители предназначены для защиты электрических цепей от перегрузок по току и коротких замыканий путем разрыва цепи при превышении током номинального значения.

4. Устройство предохранителя:

Классический плавкий предохранитель состоит из нескольких основных частей. Это, во-первых, корпус (или патрон), который изготавливается из диэлектрического материала (стекло, керамика, пластик) для изоляции и термостойкости. Во-вторых, это плавкая вставка — тонкий проводник из легкоплавкого металла (например, свинца, олова, цинка или их сплавов), рассчитанный на расплавление при определенной силе тока. В-третьих, это контакты (или выводы) — металлические колпачки на концах корпуса для подключения предохранителя в цепь. Иногда внутреннее пространство корпуса заполнено наполнителем, например, кварцевым песком, для гашения электрической дуги.

Принцип действия:

Принцип действия предохранителя основан на тепловом действии тока, которое описывается законом Джоуля—Ленца ($Q = I^2 \cdot R \cdot t$). Предохранитель включается в цепь последовательно с защищаемым устройством. В нормальном режиме работы ток, протекая через плавкую вставку, выделяет небольшое количество тепла, которое успевает рассеяться, и вставка не перегревается. Однако при перегрузке или коротком замыкании сила тока резко возрастает. Из-за квадратичной зависимости от тока ($I^2$) количество выделяемой теплоты стремительно увеличивается. Температура вставки быстро достигает точки плавления, она перегорает и физически разрывает цепь. В результате ток прекращается, что спасает остальные элементы цепи от повреждения. Сработавший предохранитель подлежит замене.

Ответ: Предохранитель состоит из диэлектрического корпуса, внутри которого находится легкоплавкая вставка, соединенная с внешними контактами. Принцип его действия основан на законе Джоуля—Ленца: при превышении номинального тока плавкая вставка нагревается, плавится и разрывает электрическую цепь, защищая ее от повреждения.